以多壁碳纳米管(MWCNTs)为反应性模板碳源,采用熔盐法在碳纳米管表面合成了碳化钛涂层,然后对所制备的TiC/MWCNTs复合材料进行氧化,制备得到一元的TiO2、二元的TiO2/MWCNTs和TiO2/TiC、三元的TiO2/TiC/MWCNTs等TiO2基光催化剂。系统研究了熔盐反应温度、反应时间、碳纳米管和钛粉摩尔比及所用碳源、氧化温度和时间等合成条件对材料的结构和形貌的影响。结果表明,产物基本保留了原始多壁碳纳米管的纤维状形貌,氧化生成的TiO2颗粒均匀分布在碳纳米管表面,经XPS分析发现在TiO2/TiC/MWCNTs复合材料中,形成了C-O-Ti键,即形成了碳的掺杂。通过分析复合材料的组成、结构、光催化活性的变化规律,提出了该复合材料体系可见光催化的作用机理,重点分析了碳的掺杂、碳管和TiO2三者的协同作用效果。通过正交实验设计初步确定了制备TiO2/ TiC/MWCNT复合材料最佳工艺条件,在各工艺条件中,影响光催化活性的顺序依次为碳钛比,氧化温度,熔盐温度,熔盐时间,氧化时间。此外,采用相同的技术路线制备了V2O5-TiO2/MWCNTs和TiO2/炭黑复合光催化剂。
英文主题词Titanium dioxide; Multiwalled carbon nanotubes; Carbon doping; Visible light photocatalysis; Mechanism.